本文來源于振動試驗學(xué)習(xí)筆記
通過前文介紹,相信初入者對振動試驗系統(tǒng)應(yīng)該有一定了解。特別是電動式振動臺加振力(推力)有1~60tonf,針對試驗條件和試驗體,如何選擇合適且經(jīng)濟的振動臺進行試驗?下面進行闡述。
試驗前,必須明確試驗條件和要求。需要考慮的要素如下:
※有沒有試驗規(guī)格?
※振動臺式樣規(guī)格。
※試驗種類:正弦試驗、隨機試驗、沖擊試驗、etc.。
※頻率范圍。
※加速度、速度大小。
※振幅(位移)大小。
※試驗體的尺寸、質(zhì)量、形狀等。
※夾具的尺寸、質(zhì)量、形狀、共振點等。
※振動方向(垂直、水平、二軸同時振動、三軸同時振動)
※是否和溫度、濕度、高度(氣壓)、光照等條件復(fù)合試驗?
※試驗的控制點、檢測點、控制誤差范圍等。
※其他特殊要求等
試驗規(guī)格介紹
1.ISO(International Organization for Standard,國際標準化機構(gòu))
2.CCC(China Compulsory Certificate System),GJB(國軍標),GB(國標)
3.MIL(Military Specifications and Standard,美軍標)
4.IEC(International Electro-technical Commission,國際電氣標準會議)
5.EN(European Norm)
6.JIS(Japanese Industrial Standard,日本工業(yè)規(guī)格)
7.各個公司內(nèi)部規(guī)格BMW,TOYOTA, HONDA, SONY, SHARP, Panasonic。
要讀懂試驗規(guī)格是一件很困難的事情,只能在試驗中慢慢去理解,多請教,多學(xué)習(xí)。
振動試驗機的式樣規(guī)格
各個廠家的設(shè)備目錄中記載有很多參數(shù)和規(guī)格,一般標準振動臺以下幾個參數(shù)比較重要,
最大正弦加振力:10kN、20kN、30kN、、、、、600kN
最大正弦加速度:1000m/s2
最大正弦速度:2m/s、2.5m/s
最大位移:51mm、76mm、100mm
使用頻率范圍:5Hz~3000Hz
動圈質(zhì)量:加振力不同,質(zhì)量不同。
這些規(guī)格參數(shù)代入前面的A、V、D、f四者之間的計算公式,即
通過上面的計算公式,可以得到設(shè)備的交越頻率和最大正弦能力特性曲線圖(無負載)。再結(jié)合牛頓第二定律計算出各種負載下的最大加速度,繼續(xù)使用上面的式子,可得到各種負載下的交越頻率和能力特性曲線圖。
最大正弦能力特性曲線圖(無負載情況)
圖中可以看出,電動振動臺有三個工作區(qū)域,低頻段對應(yīng)位移區(qū)域,低中頻段對應(yīng)速度區(qū)域,中高頻段對應(yīng)加速度區(qū)域?;蛘哒f低頻段受最大位移限制,低中頻段受最大速度限制,中高頻段受最大加速度限制。每個物理量對應(yīng)頻率變換點就是交越頻率。因此,如果說5Hz的時候需要滿足加速度500m/s2,或者1000Hz的時候滿足位移50mmp-p,那就是外行話了。
圖中可以看出,25kg負載情況下,藍線以下(含藍線)的試驗條件該設(shè)備都可以對應(yīng)。超出藍線對應(yīng)的話,導(dǎo)致設(shè)備故障損壞。個人經(jīng)驗,振動臺的損壞,一半以上都是過負載原因造成的,切記!
例題:某電動振動臺使用頻率范圍5~2000Hz,最大位移51mmp-p,最大速度2m/s,最大加速度1000m/s2,請計算位移到速度,速度到加速度的兩個交越頻率,并試著畫出該設(shè)備無負載最大能力特性曲線圖。
試驗條件的確認
試驗的種類:正弦試驗、隨機試驗、沖擊試驗、etc。
試驗頻率范圍f
加速度大小A、
加振力F=∑mA≦最大正弦加振力(下節(jié)重點敘述)
振幅(位移大?。〥
速度大小V
1.正弦定頻試驗的場合
試驗條件:頻率10Hz 加速度10G
半位移峰值D0-p = A0-p/(2πf)2 = 10×9.8/62.82= 24.85mm
全位移峰峰值49.70mm?。ㄗ⒁獍胛灰坪腿灰频谋稊?shù))
一般振動臺的全位移峰峰值有51mm、76mm、100mm,為了安全起見可以選76mm的設(shè)備。(請再計算一下速度的峰值。)
注意:
① 控制儀輸入f、A、D、V中的兩個參數(shù),會自動得出另外兩個參數(shù)。
②掃頻試驗的時候取最大值。
③正弦試驗一般各個參數(shù)小于試驗機的規(guī)格值即可,一般安全系數(shù)1.2~1.3。
④以上計算都假定沒有夾具和試驗體的共振影響。
2.隨機試驗的場合
加振力
試驗加振力rms≦隨機額定rms
(必要時需要試驗PSD的等價頻幅修正)
速度
3試驗速度rms≦正弦波額定速度峰值
位移
3.5試驗位移rms≦正弦波額定位移峰值
加速度rms、速度rms、位移rms值的計算比較復(fù)雜,可以通過振動控制儀輸入PSD值之后,自動得出數(shù)據(jù)。
3.沖擊試驗的場合
加振力
F= ∑mA≦2倍最大正弦加振力(半正弦波沖擊)
∑m:總質(zhì)量(動圈質(zhì)量+夾具質(zhì)量+ 試驗體質(zhì)量)
速度≦正弦波額定速度峰值
位移≦正弦波額定位移峰值
速度、位移峰值的計算比較復(fù)雜,可以通過振動控制儀輸入沖擊脈寬和加速度之后,自動得出數(shù)據(jù)。規(guī)格標準不同,數(shù)值結(jié)果不同。
IEC標準
MIL標準
試驗體的尺寸、質(zhì)量、形狀、固定方式
① 試驗體直接固定動圈或垂直擴張臺(垂直方向),水平滑臺(水平方向),還是先固定在夾具上再固定在臺面上?
② 試驗體尺寸有沒有超出臺面,有沒有碰到其他地方(三綜合恒溫恒濕箱內(nèi)壁等)?
③ 各重心(G1、G2、G3)是否都在一直線上,重心是不是偏高?振動臺臺面的抗傾覆力矩是否在允許條件下?
④ 固定螺栓全部固定好了?固定后是否會在振動時候倒下來?
⑤ 夾具是不是要提前準備?
⑥ 夾具共振點是多少?是不是在試驗頻率范圍內(nèi)?
⑦ etc.。
各種夾具的確認
試驗體固定在夾具上的位置和尺寸、夾具的共振點、
夾具固定在振動臺面上的間隔( □100mm,φ50mm,φ100mm ),螺釘大?。?/span> M6,M8,M10,M12等)和固定深度,公制(mm)還是英制(in.)?
要設(shè)計制造出一個完美的振動試驗夾具,嚴格的來說,幾乎是不可能的工作。每個試驗只有最適合的夾具,沒有最完美的夾具?;旧厦總€振動試驗室都需要一個夾具保管室,里面羅列著形形色色的試驗夾具。下面介紹一些常見的試驗夾具。
垂直擴張臺面(Vertical Table)
水平滑臺(Slip Table)
其他夾具
總結(jié)
一次振動試驗的順利完成需要考慮的要素很多,以上只是列舉了一些基本要素。此外還涉及到振動控制儀的設(shè)置、控制點的位置、避免夾具的共振點、加速度傳感器的固定方式、試驗體的m(質(zhì)量)k(彈性系數(shù))c(阻尼)、振動臺的能力(動圈特性、功放性能等)等等要素??傊涀∫痪湓挕?strong>振動的水很深!”,只能在工作和學(xué)習(xí)中不斷地慢慢積累。
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